Pentru buna funcţionare a sistemelor aflate la bordul navei, fluidele vehiculate în
circuitele acestora trebuie purificate şi tratate. În funcţie de tipul fluidului de lucru şi de
caracteristicile instalaţiei, se aplică tratamente specifice.
Tratamente aplicate au ca scop:
înlăturarea impurităţilor mecanice, pentru a nu înfunda, bloca sau uza prematur:
tubulatura;
pompele;
schimbătoarele de căldură;
elementele de comandă (valvule, supape, distribuitoare, etc.);
control (vâscozimetre, debitmetre, etc.);
înlăturarea compuşilor chimici:
care se depun sub diferite forme pe suprafeţe, provocând:
înrăutăţirea schimbului de căldură;
blocarea componentelor de comandă;
reducerea secţiunilor de trecere;
agresivi, care corodează prematur componentele.
Înlăturarea impurităţilor din fluidele de lucru la bordul navelor se face prin filtrare
(valabil pentru toate) şi separare (uleiul şi combustibilul). Această operaţie este de maximă
importanţă în exploatare, ea influenţând în mod esenţial buna funcţionare şi fiabilitatea
motorului. Sistemele motorului cele mai sensibile la prezenţa impurităţilor sunt circuitul de
injecţie (pompa de injecţie şi injectorul) şi ungere (lagărele motorului), din acest motiv
exemplele prezentate se vor referi la ele.
1 Filtre
Procedeul de filtrare se aplică tuturor fluidelor şi se bazează pe principiul separării
impurităţilor în funcţie de dimensiunea lor.
În funcţie de tipul elementului filtrant, filtrele ce se întâlnesc pot fi de două tipuri:
filtre de suprafaţă (fig. 1,a); sunt cel mai des utilizate în domeniul naval, deoarece pot fi uşor regenerate şi au o durată de viaţă foarte mare;
Dispozitive de separare şi filtrare
1
Fig. 1 Fig. 2
filtre de volum (fig. 1,b); sunt puţin utilizate, întâlnindu-se doar la motoarele mici, care funcţionează cu motorină, ele reţinând particule mai fine, dar sunt neregenerabile.
În practică se întâlnesc şi filtre combinate, în mod deosebit pentru ulei, dar şi pentru
motorină, la motoarele auxiliare.
În circuitele motoarelor se găsesc uzual mai multe filtre diferite, în funcţie de fineţea
separării, dispuse în sensul descrescător al dimensiunilor particulelor reţinute. Astfel, în
circuitele secundare (alimentare, ambarcare şi transfer) se întâlnesc filtre grosiere şi medii, în
timp ce în circuitele principale se utilizează filtre fine şi foarte fine.
Fineţea filtrării în cazul filtrelor de suprafaţă se apreciază în funcţie de:
mărimea ochiului reţelei elementului de filtrare, care se numeşte fineţea absolută;
dimensiunea celor mai mici particule care au fost reţinute în procent de 85 90%
pentru o fineţe absolută dată şi care se numeşte fineţe nominală.
Această caracterizare este necesară deoarece particulele reţinute de filtre şi ochiurile
reţelei au forme neregulate, care influenţează destul de mult procesul de filtrare. Figura 2
ilustrează acest lucru, pentru un filtru care are 20 µm fineţe nominală la 35 µm fineţe
absolută.
O altă caracteristică importantă a filtrelor este debitul de fluid care străbate filtrul.
Acesta pentru filtrele de suprafaţă se poate calcula cu formula lui Darcy’s:
pAKQ , (1)
2
Fig. 3
unde K este o constantă ce depinde de permeabilitatea mediului, vâscozitatea cinematică,
A aria suprafeţei filtrante, grosimea elementului filtrant, iar p căderea de presiune.
Formula are o valabilitate restrânsă, şi este relativ exactă doar pentru cazul când filtrul este
foarte puţin murdar şi căderea de presiune este redusă, astfel încât curgerea să poată fi
considerată laminară. Odată cu scurgerea timpului datorită îngroşării stratului de particule
(creşte liniar cu timpul conform formulei 1), permeabilitatea mediului filtrant scade, astfel că
debitul se reduce odată cu trecerea timpului. Scăderea permeabilităţii totale cu trecerea
timpului poate fi scrisă:
Ttot KKK , (2)
3
unde TK reprezintă scăderea permeabilităţii cu timpul. Dacă stratul de particule se şi
comprimă, relaţia anterioară devine foarte complicată, permeabilitatea devenind dependentă
şi de căderea de presiune pe filtru.
Filtrele de suprafaţă au, în cele mai frecvente cazuri, elementul filtrant realizat din:
sisteme succesive de împletitură de sârmă de diferite forme (fig. 3,a÷f);
bandă dinţată înfăşurată pe un suport (fig. 3,g);
pachete de rondele (eventual profilate), separate de piese distanţiere (fig. 3,h).
Filtrele de volum au elementul filtrant din carton, pâslă, fire metalice sau textile
aglomerate şi materiale sinterizate.
După gradul de automatizare al operaţiei de curăţare şi supraveghere, filtrele utilizate
în sistemele navale pot fi:
filtre manuale, la care elementele filtrante sunt scoase şi curăţate de către
personalul de întreţinere, când căderea de presiune între intrarea şi ieşirea din filtru
depăşeşte o anumită limită recomandată;
filtre cu autocurăţare, la care filtrul este dotat cu dispozitiv de curăţare şi nu mai
trebuie demontat, dar comanda este dată manual;
filtre automate, care pot fi:
cu autocurăţare intermitentă;
cu autocurăţare continuă.
În continuare, se vor prezenta câte dintre filtrele cu autocurăţare, cel mai frecvent
întâlnite în practică.
Filtre automate cu autocurăţare discontinuă:
Filtrul automat tip 6.60 sau 6.61 produs de BOLL & KIRCH este utilizat pentru
filtrarea uleiului şi a combustibilului (fig. 4,a). Principul de funcţionare este ilustrat în
figura 4,b. Comanda pentru începerea descărcării este dată la intervale reglate de
timp, dacă presostatul de supraveghere a îmbâcsirii filtrului nu comandă
descărcarea mai devreme. La această comandă, motorul roteşte elementul central
de distribuţie, izolând elementul în cauză, iniţiind procesul de curăţare şi comutând
filtrarea pe elementul următor, astfel că la un moment dat doar un element al
bateriei de filtrare este inactiv. La terminarea procesului de comutare, se comandă
distribuitorul de aer, care dezobturează canalizaţia centrală de drenare şi deschide
circuitul de aer. Odată cu deschiderea canalizaţiei de drenaj, presiunea scade
brusc şi fluidul curat din interiorul elementelor de filtrare, antrenat de aerul sub
4
presiune din rezervor, provoacă o curgere inversă cu viteză ridicată (explozivă),
care realizează curăţarea suprafeţei active şi evacuarea impurităţilor. La scurt timp
după ce tot fluidul curat antrenat a parcurs în sens invers elementele filtrante, este
comandată, cu temporizarea necesară eliminării tuturor impurităţilor din filtru,
închiderea căii de drenare a reziduurilor şi a aerului sub presiune. Flotorul situat
deasupra elementelor filtrante deschide un orificiu de ventilare, permiţând fluidului
curat să umple din nou incinta şi procesul de curăţare se încheie. Dacă fluidul de
lucru este ulei, filtrul principal poate fi prevăzut cu un filtru auxiliar pentru filtrarea
reziduului obţinut, în caz contrar acesta este returnat direct în tancul de circulaţie,
de unde este preluat de către separatorul centrifugal de ulei. Filtrul separat este
prevăzut cu o cameră de acumulare, care are volumul necesar reţinerii întregii
cantităţi de reziduu rezultat la spălarea unei camere de filtrare. Din această
cameră, reziduul este antrenat în timpul spălării de aerul comprimat din camera
principală şi trecut printru-un cartuş de filtrare, uleiul filtrat fiind returnat în tancul de
circulaţie. Filtrul auxiliar este prevăzut şi el cu presostat diferenţial, care
semnalizează când cartuşul filtrant este înfundat şi trebuie înlocuit. Dacă fluidul
vehiculat este combustibil greu, se preferă drenarea acestuia într-un tanc de
reziduuri.
Fig. 4
5
Filtrul BOLL & KIRCH 6.62 prezentat în figura 5,a. Principiul de funcţionare
prezentat în figura 5,b este identic cu cel descris anterior, cu diferenţa că de
această dată sunt rotite elementele filtrante, curăţindu-se fiecare element în parte.
Filtrul se foloseşte pentru combustibil greu şi este prevăzut din construcţie cu un
filtru by-pass şi un mecanism manual de comutare.
Fig. 5
Filtre automate cu autocurăţare continuă:
Filtrul automat Moatti tip LGMS/FGMN produs de firma Alfa Laval (fig. 6,a) este
utilizat pentru filtrarea uleiului (LGMS) sau a combustibilului (FGMN). Principiul de
funcţionare este ilustrat în figura 6,b şi, pentru o secţiune dată prin filtru, poate fi
privit ca desfăşurându-se în două faze:
faza 1 cuprinde:
filtrarea; în camera principală E, aceasta se realizează în toate coloanele
elementelor de filtrare, mai puţin în una (sau mai multe, în funcţie de
dimensiuni), care se curăţă; fluidul pătrunde în filtru din circuitul exterior prin
A, trece prin fanta B din distribuitorul central C, ajunge în interiorul
elementului filtrant D, se filtrează, după care iese prin F;
6
Fig. 6
curăţarea în camera principală se realizează prin inversarea curgerii prin
coloana respectivă; fluidul curat care are presiune mai mare, pătrunde de la
exteriorul coloanei elementului filtrant în canalul K din distribuitorul centrat,
curăţind sectorul respectiv de impurităţi;
filtrarea în camera secundară L se face la fel ca în cea principală, cu
deosebirea că fluidul impurificat din canalul K al distribuitorului străbate
sectoarele active ale elementelor de filtrare M de la exterior spre interior,
pătrunde în canalul central N al distribuitorului, iar de aici, prin orificiile
superioare şi canalizaţia P, este evacuat;
faza 2, realizată după rotirea distribuitorului cu un pas, cuprinde:
filtrarea în camera principală şi camera secundară;
curăţarea în camera secundară se realizează prin curgerea inversă a
fluidului curat din camera principală E; acesta este introdus în zona
interioară a sectorului ce trebuie curăţat prin orificiul R din distribuitor.
Filtrul este acţionat de un motor hidraulic H alimentat din camera principală E
prin racordul G, pentru filtrele de ulei şi din zona P, pentru filtrele de
7
combustibil. Periodic, camera secundară se drenează de impurităţile colectate
prin racordul V.
Filtrul automat tip 6.46 produs de firma BOLL & KIRCH (fig. 7,a) pentru filtrarea
uleiului la motoare mici şi medii. Principiul de funcţionare este prezentat în figura
7,b. Turbina montată pe canalizaţia de admisie roteşte un racord care pune pe
rând interiorul tuturor elementelor de filtrare în legătură cu tubulatura de drenare a
filtrului, realizând în acest fel curgerea inversă şi curăţarea.
Fig. 7
Filtrul automat tip 6.41. produs de firma BOLL & KIRCH pentru filtrarea uleiului la
motoarele auxiliare (fig. 8,a). Principiul de funcţionare ilustrat în figura 8,b este
asemănător cu cel al tipului 6.46, doar că acţionarea racordului de drenare se face
cu un motor hidraulic şi este prevăzut şi cu un filtru secundar pentru tratarea
uleiului rezultat la curăţare.
8
Fig. 8
2. Separatoare centrifugale
Separarea centrifugală se aplică combustibilului şi uleiului utilizate în motoarele navale
pentru reducerea cantităţii de impurităţi şi apă. Combustibilii, în mod deosebit cei grei, ca şi
lubrifianţii utilizaţi în domeniul naval au un conţinut ridicat de apă şi impurităţi, densitatea lor
fiind apropiată de cea a apei, motiv pentru care separarea gravitaţională se face foarte lent,
împiedicată fiind şi de mişcările navei. Din acest motiv, pentru creşterea eficienţei procesului
de separare, pe lângă decantare (separarea gravitaţională) se aplică obligatoriu şi separarea
centrifugală.
Funcţionarea separatorului centrifugal se bazează pe separarea particulelor în funcţie
de masa lor specifică, într-un câmp centrifugal de forţe.
Principial, separatorul seamănă cu un bazin de decantare (fig. 9,a) cu deversoare
multiple (vas florentin), rotit cu 90° şi antrenat în mişcare de rotaţie. Schema de principiu a
separatorului centrifugal este prezentată în figura 9,b.
Descrierea procesului de separare centrifugală ce se desfăşoară între două discuri se
face pe baza schemei din figura 9,c, în care sau notat cu A1, B1 muchiile exterioare a
discurilor şi cu A2, B2 cele interioare. Se consideră cazul cel mai defavorabil, când particula
9
pătrunde între cele două discuri prin punctul B1. În interiorul spaţiului dintre cele două discuri,
particula se deplasează cu o viteză pv , rezultată din compunerea vitezei w, paralelă cu
discurile, dată de debitul de fluid ce alimentează separatorul şi a vitezei v, dată de acţiunea
forţei centrifuge, care este dependentă de masa particulei.
Fig. 9
Traiectoria rezultantă este cea trasată cu linie punctată. Odată ajunsă pe suprafaţa
interioară a discului superior, viteza w (în stratul din apropierea pereţilor viteza de curgere
tinde la zero) se anulează şi, sub acţiunea forţei centrifuge, particula se deplasează spre
periferia discului. În concluzie, se separă doar acele particule care ajung pe suprafaţa
discului superior înainte de depăşirea muchiei interioare. Aşa cum rezultă din cele
prezentate, separarea este puternic influenţată de:
regimul de curgere, caracterizat de:
debitul de fluid vehiculat;
vâscozitatea fluidului;
secţiunea de trecere (distanţa între discuri);
lungimea traseului de curgere;
mărimea forţei centrifuge dată de:
turaţia separatorului;
masa particulei;
razele discurilor.
Pentru asigurarea unei eficienţe sporite a procesului, separarea se face în două etape
distincte: purificare şi clarificare.
10
Fig. 10
Purificarea este operaţia ce constă în separarea integrală a apei şi grosieră a
impurităţilor. Separatorul purificator (fig. 10,a), spre deosebire de cel clarificator, are un circuit
separat de eliminare continuă a apei rezultate în urma procesului de separare. Pe acest
circuit, pentru menţinerea unei interfeţe de separare corect poziţionate în raport cu discurile,
se dispune un disc gravitaţional care joacă rolul unui diafragme regulatoare de debit,
alegerea acestuia funcţie de densitatea fluidului separat fiind o importantă problemă de
exploatare.
Clarificarea este operaţia de separare fină a impurităţilor şi a urmelor de apă.
Separatorul clarificator (fig. 10, b) este identic constructiv cu cel purificator, cu deosebirea că
circuitul de separare al apei este blocat de un disc montat în locul celui gravitaţional, apa
separată fiind eliminată odată cu impurităţile.
Stabilirea poziţionării corecte a suprafeţei de separaţie este o problemă esenţială
pentru funcţionarea separatoarelor. Pentru o bună funcţionare, aceasta trebuie să se
găsească între muchile exterioare ale pachetului de discuri şi a discului superior, astfel:
11
poziţionarea acesteia în interiorul pachetului de discuri (fig. 11,a) duce la reducerea
eficientei separării prin reducerea lungimii de curgere şi la creşterea cantităţii de
apă în fluidul separat;
poziţionarea acesteia în exteriorul discului superior (fig. 11,b) duce la apariţia
fluidului separat în tubulatura de evacuare a apei la purificatoare.
Calitatea separării (poziţia interfeţei de separare) este influenţată de o multitudine de
factori, dintre care cei mai importanţi sunt:
densitatea fluidului, care este şi cel mai important, în funcţie de acesta apărând şi
unele limitări;
prezenţa unui disc gravitaţional adecvat la cele purificatoare, ales funcţie de
densitatea fluidului separat, contribuie la reducerea sensibilităţii poziţiei interfeţei la
acţiunea diverşilor factori perturbatori;
debitul de fluid, care, cu cât este mai mare, reduce calitatea separării;
vâscozitatea fluidului, reglată prin temperatură, pentru un fluid dat, influenţează
regimul de curgere, creşterea acesteia reducând calitatea separării.
În figura 12 se prezintă un grafic, care ilustrează dependenţa sensibilităţii poziţiei
interfeţei şi a capacităţii de stabilizare a discului gravitaţional în funcţie de densitatea fluidului
(combustibilii cu densitate ridicată sunt cei grei reziduali şi conţin cantităţi importante de
impurităţi mecanice şi apă, lucruri presupuse cunoscute), stabilind totodată şi domeniul de
funcţionare al separatoarelor purificatoare clasice.
Fig. 11 Fig, 12
12
Astfel, apare ca necesară utilizarea celui de al doilea separator, clarificator, montat în
serie cu cel purificator, pentru a putea obţine parametrii de calitate ceruţi fluidului separat sau
limitarea densităţii maxime la 991 Kg/m3 la 15°C, valoare maximă acceptabilă pentru
purificare, optimul fiind situat în jurul valorii de 960 Kg/m3 la 15°C. Utilizarea în ultima
perioadă a combustibililor grei reziduali cu densităţi superioare, a impus apariţia noilor
generaţii de separatoare, echipate cu sisteme ALCAP produse de Alfa Laval sau Hydens,
produse de firma Mitsubishi, capabile să realizeze separarea combustibililor grei cu densităţi
de până la 1010 Kg/m3 la 15°C într-o singură treaptă.
Reglarea interfeţei de separare poate fi făcută cu ajutorul discului gravitaţional astfel:
deplasarea spre interior se poate realiza micşorând diametrul discului gravitaţional;
deplasarea interfeţei spre exterior se realizează mărind diametrul discului.
O separare de calitate se poate realiza prin alegerea unui diametru corespunzător al
discului gravitaţional în funcţie de caracteristicile combustibilului ce urmează a fi separat şi de
temperatura de separare, fiecare agregat de separare fiind livrat cu un set de discuri
gravitaţionale, având aceeaşi valoare a diametrului exterior şi valori diferite ale diametrului
interior, marcate prin ştanţare pe fiecare disc în parte.
Determinarea valorii corecte a diametrului interior al discului gravitaţional se poate
face analitic, cu ajutorul tabelelor, utilizând diagrame sau prin încercări succesive.
Determinarea analitică se face
considerând cele două forţe care acţionează
asupra interfeţei, forţa centrifugală datorită
masei de fluid Ff şi forţa centrifugă datorată
masei de apă Fa (fig. 13,a), în echilibru.
Ecuaţia de echilibru a celor două forţe pe
suprafaţa laterală a cilindrului de separare
este Ff =Fa fiind valabilă şi pentru zona
discului gravitaţional (fig. 13,b), datorită
faptului că în interiorul fluidelor
incompresibile presiunea este aceeaşi în
toată masa fluidului (principiul vaselor
comunicante):
Fig. 13
13
2222
2)(
4
fs
ufsffmff
ddhddRmF (3)
2222
2)(
4
asaasaamaa
ddhddRmF . (4)
Din egalitatea celor două forţe rezultă, după simplificări:
2)(
42)( 2222 as
aasa
fs
ffsf
ddhdd
ddhdd (5)
Deoarece ds > da , ds > du , df da, se poate considera cu o bună aproximaţie:
asfs dddd (6)
De asemenea, se poate considera hf = ha, deci relaţia 5 devine:
)()(2222
faafsf dddd (7)
Explicitând valoarea lui da din relaţia 7, se obţine:
)(222
fs
a
f
sa dddd . (8)
Cu ajutorul formulei anterioare, se poate determina diametrul discului gravitaţional
cunoscând parametrii constructivi ai separatorului (df ; ds) şi ai apei la temperatura de
separaţie. Având în vedere că temperatura optimă de separaţie este cuprinsă între 40°C şi
98°C se poate considera a=constant; densitatea fluidului (ulei sau combustibilului) se
calculează cu ajutorul formulei:
)15(1
015
tt , (9)
14
239
Exploatarea, repararea şi întreţinerea motoarelor navale– Curs şi aplicaţii
unde t este temperatura în °C, un coeficient dependent de 015-densitatea fluidului la
15°C, ambele date în tabele, existente la bordul navei.
Determinarea discului gravitaţional cu ajutorul diagramelor furnizate de firmele
constructoare este cea mai simplă şi rapidă metodă. Alegerea discului se face în funcţie de
greutatea specifică a fluidului la temperatura de 15°C. În cele ce urmează este prezentat un
exemplu de utilizarea a diagramei (fig. 14) oferite de firma Alfa Laval, unul dintre cei mai
cunoscuţi producători de separatoare.
Utilizarea acestei diagrame este foarte simplă şi poate fi prezentată prin două
exemple:
Se cunosc: ulei = 0.87 la 15°C; tsep = 130°F (55°C). Se introduc în diagrame cele două
date cunoscute şi, la intersecţia liniilor punctate, se obţine un punct. Acest punct cade
în zona marcată 109. Acest lucru înseamnă că trebuie să se folosească discul marcat
cu 109.
Fig. 14
15
Se cunosc: ulei = 0.895 la 35°C; tsep = 158°F (70°C). Modul de lucru în acest caz se
poate observa tot în figura 14, urmărind săgeţile de pe liniile întrerupte. În această
situaţie, trebuie folosit un alt disc şi anume cel ştanţat cu 101.
Selectarea prin încercări succesive. Deoarece în practică, în condiţiile de la bordul
navei, nu se poate determina exact greutatea specifică a amestecului de apă, ulei sau
combustibil, sedimente, necunoscând nici proporţia componentelor din amestec şi nici
greutatea lor specifică, se recurge la metoda încercărilor succesive. Prin această metodă se
fac teste de separare folosind dimensiuni din ce în ce mai mari ale discului gravitaţional,
până ce apare ulei sau combustibil în racordul de evacuare a reziduurilor. În acel moment,
separarea se opreşte şi se revine la discul anterior. Evident, în cursul acestor teste toţi ceilalţi
parametri care influenţează procesul de separare (temperatura amestecului, temperatura
apei de spălare, cantitatea apei de spălare) trebuie menţinuţi constanţi, pentru a nu influenţa
rezultatele. Această metodă pare a fi cea mai bună, deoarece reuşeşte să ţină seama de toţi
factorii aleatori care apar în procesul separării, dar este dificil de aplicat, fiind necesare
montări şi demontări repetate ale discului gravitaţional.
Stabilirea temperaturii de separare, celălalt parametru important al procesului de
separare, se face utilizând tabele furnizate de firma producătoare, care, în funcţie de o
vâscozitatea de referinţă sau de alte caracteristici, furnizează valoarea temperaturii
recomandate de separare, care, de regulă, se situează între 40 şi 98°C, corespunzătoare
vâscozităţilor extreme înregistrate pentru motorină şi combustibili grei reziduali.
Frecvent, în exploatarea curentă se utilizează temperaturi de separare de:
85-90 °C pentru ulei;
95-98°C pentru combustibil greu.
Creşterea temperaturii de separare influenţează favorabil procesul de separare, dar
depăşirea anumitor valori poate duce la volatilizarea fracţiunilor uşoare existente în
combustibil şi evaporarea apei.
Clasificarea separatoarelor centrifugale se poate face în funcţie de:
modul de eliminare al apei în:
separatoare purificatoare;
separatoare clarificatoare;
modul eliminare al impurităţilor colectate:
separatoare cu autodescărcare;
separatoare cu descărcare manuală.
16
În continuare, se va prezenta un separator Alfa Laval tip MAPX (fig. 15) cu
autodescărcare, care, în prezent, este unul dintre tipurile cele mai răspândite.
Funcţionarea separatorului este explicată în baza diagramelor din figurile 10 şi 15,
considerând că separă combustibil greu.
Funcţionarea ca purificator, presupune pornirea separatorului şi aducerea lui la turaţia
de regim, după care tamburul de separare este umplut cu apă. Această cantitate de apă
introdusă la începutul separării este necesară, deoarece funcţionarea corectă a separatorului
în procesul de purificare necesită existenţa unui lichid de etanşare în spaţiul de reziduuri
înainte de admiterea uleiului de tratat; dacă nu s-ar introduce apă în interiorul cupei, uleiul
admis ar fi refulat, în exterior, prin spaţiile prevăzute pentru evacuarea apei murdare. După
ce tamburul s-a umplut cu apă, preferabil deaceeaşi temperatură cu cea a combustibilului,
se începe introducerea combustibilului pe la partea superioară a tamburului. Acesta dislocă o
cantitate de apă din cupă, până când se stabileşte un anumit nivel şi o anumită zonă de
separaţie între apă şi combustibil. S-a arătat că această zonă este verticală, iar poziţia ei faţă
de axa de rotaţie este dată de raportul greutăţilor specifice al lichidelor prezentate în tambur.
Este esenţial pentru procesul de separare ca această zonă să fie corect poziţionată. Forţa
centrifugă divide amestecul într-o componentă uşoară, purificată, care se mişcă de-a lungul
suprafeţelor superioare ale discurilor spre centru şi o componentă grea (apă şi sedimente),
care curge spre exterior, de-a lungul suprafeţei inferioare a discurilor. Suprafaţa lor bine
şlefuită permite reziduurilor solide să se mişte uşor către spaţiul de colectare a reziduurilor.
Această mişcare produce simultan şi o autocurăţire a discurilor. Combustibilul purificat şi apa
separată sunt descărcate sub presiune datorită prezenţei discurilor duble care acţionează ca
nişte pompe, în mod continuu, în tancurile aferente. Reziduurile solide rămân în spaţiul de
reziduuri al cupei, sub forma unor depuneri pe pereţii verticali ai acesteia. În procesul de
purificare, este recomandat adaosul de apă curată, la aceeaşi temperatură cu cea a
combustibilului. Prin adaosul de apă, particulele uşoare, precum şi urmele acide foarte
dăunătoare, sunt spălate şi evacuate din separator, odată cu apa murdară. Acest mod de
lucru, permite o mărire a intervalului de timp între două spălări, precum şi reducerea riscului
de coroziune.
17
Fig. 15
18
Funcţionarea separatorului drept clarificator se deosebeşte de cea anterioară prin
faptul că majoritatea impurităţilor ce trebuiesc separate sunt solide. În acest scop se
foloseşte acelaşi tambur şi acelaşi set de discuri ca la purificare. Singura deosebire este
aceea că la partea superioară a tamburului se montează un inel de închidere care închide
orificiul de evacuare a apei; de asemenea, nu mai este necesară introducerea apei de
etanşare a tamburului la începutul operaţiunii de separare. În rest, procesul de clarificare
decurge în mod identic cu cel de purificare, reziduurile solide fiind adunate în spaţiul de
reziduuri, iar combustibilul clarificat fiind refulat în exterior.
Descărcarea separatorului şi repunerea sa în funcţiune este realizată de o unitate de
comandă funcţie de un program de timp prestabilit. Operaţiunea se execută fără oprirea
motorului electric de acţionare şi este posibilă datorită construcţiei speciale a tamburului care
are cupa inferioară a camerei de separare mobilă. Menţinerea ei în poziţia închis se
realizează cu ajutorul unei perne de apă menţinută sub presiune de forţa centrifugă.
Când se iniţiază procesul de descărcare automatul de comandă execută următoarele
operaţiuni:
întrerupe alimentarea cu combustibil;
introduce o cantitate prestabilită de apă pentru a evacua combustibilul existent în
cupă;
deschide circuitul apei de comandă care înlătură perna de apă, aceasta drenându-
se şi, sub acţiunea presiunii din interior create de forţa centrifugă, cupa inferioară
se deplasează în jos, deschide orificiile de golire şi permite expulzarea reziduurilor
şi a apei;
închide apa de comandă, care permite refacerea pernei de apa sub cupa inferioară
care se ridică şi închide spaţiul de separare;
introduce apă în tambur pentru refacerea etanşării (doar la purificare);
deschide circuitul de admisie a combustibilului în separator şi procesul de separare
se reia.
Buna funcţionare a separatorului, aşa cum s-a prezentat anterior, este condiţionată de
asigurarea unui de bit de alimentare şi a unei temperaturi de separare cât mai constante pe
întreaga durată a procesului de separare. Pentru aceasta, separatorul se montează într-un
circuit complex comandat de un sistem de automatizare, care trebuie să asigure o constanţă
a debitului reglat în limita a 1% şi a temperaturii de separare de 2°C. Schema unui astfel de
sistem, recomandat de firma Alfa Laval, este prezentată în figura 16.
19
Fig. 16
3 Cerinţe şi condiţii de funcţionare impuse filtrelor şi separatoarelor
Atât filtrele cât şi separatoarele centrifugale trebuie să asigure calitatea fluidelor de
lucru vehiculate în motor, funcţia lor de bază fiind aceea de a înlătura impurităţile şi apa din
ulei şi combustibil, cu scopul de proteja componentele sensibile ale motorului împotriva
blocării şi uzurii abrazive. Pentru aceasta, ele trebuie să asigure anumite cerinţe impuse de
constructorii de motoare şi societăţile de clasificare.
Separatoarele fac parte din sistemele de tratare primară a combustibilului şi a uleiului
şi sunt introduse în circuite separate, denumite circuite de separare. Ele realizează şi filtrarea
grosieră a fluidelor vehiculate, însă nu pot să suplinească în nici un caz filtrele finale din
circuitele motorului.
Separatoarele trebuie să asigure filtrarea particulelor mai mari de 40 20 µm şi să
reducă conţinutul de apă la valori de sub 0.2%.
La bordul navelor trebuie să existe minim două separatoare de combustibil greu, unul
în funcţiune şi celălalt de rezervă. De regulă, se utilizează unul purificator şi celălalt
clarificator, care să poată funcţiona independent sau cuplate în serie sau paralel, în funcţie
20
Întrţinerea, repararea şi diagnosticarea stării tehnice
de necesităţi. Nu se acceptă, indiferent de tipul separatorului, numai un singur separator de
combustibil greu. De asemenea, nu este permisă utilizarea combustibilului greu neseparat,
cel puţin într-o singură treaptă, care este preferabil să fie de clarificare.
Pentru combustibil uşor trebuie să existe minim un separator, care trebuie să
funcţioneze ca separator clarificator.
Circuitul de separare este situat între tancul de decantare şi cel de consum.
Pentru ulei, este necesar să existe minim câte un separator pentru motorul principal şi
unul pentru motoarele auxiliarele.
Filtrele se montează în circuitele hidraulice pe aspiraţia tuturor pompelor, înaintea
componentelor sensibile la prezenţa impurităţilor şi înaintea intrării în motor, în circuitul de
alimentare cu combustibil şi în cel de ungere.
Filtrele montate la intrarea în motoare este obligatoriu să fie dublate, indiferent de tipul
lor, pentru a putea fi curăţate în funcţionare şi ca măsură de siguranţă. Este interzisă
funcţionarea motoarelor fără filtre, chiar şi pentru o scurtă perioadă de timp.
Filtrele montate pe aspiraţiile pompelor trebuie să asigure o fineţe nominală de:
30 60 µm pentru pompele centrifuge;
10 20 µm pentru sistemele de alimentare cu combustibil greu a motoarelor
principale şi pentru pompele volumice;
5 10 µm pentru sistemele de ungere ale motoarelor principale;
2 5 µm pentru instalaţiile de ungere ale motoarelor semirapide;
0.5 1 µm pentru sistemele de injecţie ale motoarelor auxiliare care funcţionează cu
motorină, toate aceste în condiţiile asigurării unei căderi de presiune de 0.2 0.5
bar.
În cazul sistemelor de ungere ale motoarelor, în plus faţă de sistemul principal de
filtrare, alcătuit dintr-un filtru principal şi unul by-pass (montat în paralel), mai există un filtru
simplu cu by-pass sau unul dublu montat în serie cu primele, cu rol de indicare a bunei
funcţionări a filtrului principal.
Toate filtrele din sistemele motorului sunt prevăzute cu sisteme de supraveghere
directă şi automată. Astfel, pe fiecare filtru există obligatoriu manometre la intrarea şi ieşirea
din filtru, presostate diferenţiale pentru semnalizarea îmbâcsirii filtrelor şi pentru acţionarea
sistemelor de automatizare, care, de la caz la caz, pot să comute pe sistemul de rezervă aflat
pe stand-by sau să oprească funcţionarea motorului.
21
Fig. 17
Menţinerea funcţionării filtrelor la parametrii ceruţi este o problemă de maximă
importanţă pentru personalul de deservire de la bordul navelor, buna întreţinere a acestora
contribuind esenţial la buna funcţionare a motorului şi la creşterea fiabilităţii şi duratei de
viaţă a acestuia. Din acest motiv, creşterea performantelor şi a gradului de automatizare şi
siguranţă a sistemelor de filtrare este o preocupare majoră a tuturor celor interesaţi de
proiectarea şi întreţinerea motoarelor.
În continuare, se vor prezenta succint câteva dinte cele mai frecvent întâlnite soluţii de
sisteme de alimentare şi ungere echipate cu diverse sisteme de filtrare.
Soluţiile pentru sistemele de alimentare cu combustibil sunt prezentate figurile 17, 18,
20.
Fig. 18
22
În figura 17 este prezentat un sistem de alimentare cu combustibil alcătuit din două
separatoare FOPX cu sistem ALCAP în subsistemul de separare, din care doar unul unul
funcţionează, celălalt fiind de rezervă. Cele două separatoare pot lucra în caz de necesitate
şi în paralel, când, datorită reducerii debitului, performanţele separatoarelor se îmbunătăţesc.
Acest tip de separatoare lucrează adaptiv pe post de purificator sau clarificator în funcţie de
cantitatea de apă din combustibil şi reuşeşte să separe combustibili cu densitate ridicată într-
o singură fază, nefiind nevoie de cuplarea a două separatoare în serie. În circuitul de
alimentare este montat un filtru automat Moatti poziţionat după tancul amestecător şi
incălzitoarele finale în circuitul de recirculare, în această poziţie filtrul fiind puternic solicitat
atât termic, cât şi datorită cantităţii sporite de combustibil ce îl străbate (mai mare decât
consumul motorului datorită recirculării).
Figurile 18 şi 19 prezintă două variante de montare a filtrelor automate BOLL & KIRK tip
6.61:
Fig. 19
în circuitul de separare, când separatoarele sunt de tip clasic purificator-clarificator
(fig. 18), iar filtrul este cuplat în serie cu un detector de apă, care funcţionează ca
indicator al calităţii separării, în mod deosebit la operarea cu combustibili cu
densitate ridicată;
23
în circuitul de alimentare, când sunt utilizate separatoare ce au implementat
sistemul ALCAP, dar, de această dată, între tancul de consum şi cel amestecător,
variantă mai avantajoasă comparativ cu cea din figura 17.
În ambele cazuri este însă necesar
să se monteze un filtru dublu indicator
înainte de intrarea în motor.
Soluţii pentru sistemul de ungere
sunt date în figura 20 şi 21.
Figura 20 prezintă două variante de
montaj ale filtrului automat tip 6.46 produs
de BOLL & KIRCH ca filtru indicator (fig.
20,a), montaj specific motoarelor
principale semirapide şi ca filtru principal
la motoarele auxiliare.
Figura 21 prezintă un sistem de
ungere specific motoarelor principale mari
cu un filtru automat Moatti LGMS.
Fig. 20
Fig. 21
24
Top Related